CN109491014B - 一种在线高压热风式光纤涂覆层剥除装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种在线高压热风式光纤涂覆层剥除装置。其特征是：主要由壳体1、转接件2、加热子3、空心底座4组成。被加压的气体在由壳体和底座构成的加热腔内被加热到150摄氏度左右，底座和壳体在出口处形成狭缝24增大气压。光纤从中空的底座中心通过，缓慢给进，涂覆层在装置的狭缝处高温高压作用下被剥除。本发明可实现连续稳定的光纤涂覆层剥除处理，可以为光纤加工和特种光纤制备提供便利。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种在线高压热风式光纤涂覆层剥除装置，主要涉及光纤加工领域。
(二)背景技术
光纤是现代通信、现代光学技术以及光纤传感器中重要的器材。无论是光纤器件的制造还是特种光纤的制备都离不开剥除涂覆层对光纤进行加工的步骤。为了实现连续高效高质量的光纤加工工艺，一种高速高效的在线式涂覆层剥除方法十分重要。以螺旋光纤为例，现有螺旋光纤加工技术为例：现有螺旋光纤加工需要在剥除光纤涂覆层时将光纤切断，然后在高温条件下对该段光纤进行扭转。事实上现有技术已经可以使光纤在连续给进的同时进行扭转。但是缺少一种可以在光纤给进的同时剥除光纤涂覆层的装置，使螺旋光纤实现流水线式连续不断的加工生产工艺。
光纤涂覆层的剥除经常采用手工刀具剥除，化学法腐蚀，利用涂覆层温度特性热风吹除的方式：相关专利CN107065071A所述的光纤涂覆层旋转剥离装置，通过设置一对上下倾斜的互成一定角度的刀片并使光纤螺旋给进来实现涂覆层的剥除。相比传统剥除刀具这种剥除方法可以更好地手工剥除光纤涂覆层。但这改变不了手工剥除涂覆层效率低下的问题，且这种装置对于刀具结构精度有一定要求，使用时需要单独调试，调节上依赖于机械结构，显然这种剥除装置并不适合在线，长时间，长距离的涂覆层剥除；如专利CN106291817A所述的自动剥除方法通过设置垂直位移机构和横向位移机构分别实现进刀退刀和横向切削快速剥除涂覆层，解决了手动刀具剥除方法效率的问题，但依旧无法改变长时间工作时包层出现机械损伤的问题；专利CN206627654U所述的化学剥除法通过设置多段腐蚀槽并通过加温装置调控腐蚀速度来有效腐蚀光纤的方法剥除涂覆层。虽然具备长时间，高效剥除涂覆层的能力，但是这种化学方法需要专业的清洗过程，同时，化学法所使用的化学试剂也会产生污染；传统的热吹法往往只是利用涂覆层熔点低的特性使涂覆层加温软化后仍然用刀具剥除，而在专利 CN107367792A提出了使用热风吹除涂覆层的方法，通过刀口固定一段光纤，用100摄氏度左右的氮气缓慢吹除涂覆层，最后用超声波清洗。但这种方法只能一段一段的剥除光纤涂覆层，且所需时间较长，依旧无法满足在线涂覆层剥除的要求。
本发明公开了一种利用高压高温气流直接吹除缓速给进的光纤上的涂覆层的装置。可用于特种光纤制备和光纤器件制备过程中的涂覆层剥除工序。与现有技术相比本装置提供的涂覆层剥除装置可以实现在线剥除光纤涂覆层，提高了剥除效率，避免了刀具损伤光纤包层的同时不会产生多余的污染，有利于特种光纤及光纤器件等相关产品生产的自动化与集成化。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单紧凑的在线高压热风式光纤涂覆层剥除装置。该装置可以稳定有效的连续在线剥除涂覆层。
本发明的目的是这样实现：
该光纤涂覆层剥除装置主要由外壳1、底座、加热元件、转接架、节流阀、导气软管构成。所述系统中外壳1与底座通过螺纹相连。气体通过节流阀进入装置通过加热腔，在经过加热元件时被升温到150摄氏度左右。底座的顶端部分是锥形的，可以使被加温的气流被收束到出口处。底座的中心柱使外壳1的出风口只留下了一圈狭缝。被加温到150度左右的气流在狭缝的作用下高速涌出，在光纤涂覆层表面形成较高的压力。光纤涂覆层主要材料是丙烯酸酯，在80摄氏度左右的温度下就会软化。在高温与高压气流作用下，与狭缝气流相向给进的光纤的涂覆层会快速软化并脱落并被高速气流带走。
本装置的外壳1外形上可以分为空心圆柱和空心圆台两部分，圆柱部分提供加热元件与气流进行热交换的空间，圆台部分收束气流，使气体可以高速的从出口处涌出。底座的中间空心圆柱是光纤通道，剥除涂覆层后的光纤从这一通道引出进行下一步的在线加工；中心圆柱的顶端(光纤入口处)也是空心圆台，是底座和外壳1之间可以更好地构成狭缝并引导气流方向；中心圆柱上半部分有螺纹，用于配合螺母固定加热元件；中心圆柱的末端(底座的底部圆盘处)有一个略大于中心圆柱直径的凸起，目的是为了支撑加热元件，使加热元件和底盘之间留出足够的空隙引出电极。外壳1和底座4之间通过螺纹相连接，当二者处于完全旋紧的状态时，底座4顶部和外壳1顶部应处于同一平面上。此时装置出口处的狭缝24最小，通过调节底座旋入深度可以有效控制狭缝宽度，进而调整涂覆层剥除效率。
本装置中使气体升温的的结构是加热腔(指在外壳1，底座4之间的空腔中，将加热元件3固定在底座中心圆柱上构成的加热区域)。该加热区域要提供足够的功率使高速流过的气体被加温到100摄氏度以上。这里加热元件选择由加热丝和陶瓷支架缠绕，加热丝之间串联而成，功率足够大的加热片或加热棒等其他加热装置也可以满足加热需求。加热元件所需电极可由底座底端电极口引出。电极引出口通过耐热材料封堵住，避免影响装置的工作效率。在实际实验中，当气体温度低于100摄氏度时，涂覆层只会变薄却无法吹除，温度过高时涂覆层容易焦化变黑，粘着在光纤包层上反而更难剥除。经过多次试验，本装置适宜的气流温度在150～200度之间，具体的温度设置应当由所需剥除涂覆层的材料属性与环境因素决定。装置的外壳1部分开有对称的两个进风口，通过对称进入的气流使进入气体与加热元件更加充分的进行热交换，提高热交换的效率，减小加热元件的所需功率。气流在加热腔内升温后顺着外壳1顶部空心圆台收束，并被挤出狭缝，高速喷向光纤涂覆层。
(四)附图说明
图1是高压热风式涂覆剥除装置的结构示意图。1是装置外壳，2是装置的转接件，3是加热子，4是装置底座。
图2是外壳部分的细节图。5是装置的空心圆柱部分。6是装置的空心圆台部分。7是外壳的出风口。可以与底座尖端构成狭缝。8是对称的两处进风口。 9是在圆台边缘处的一圈突起，目的是与转接件上的凹槽相契合，固定更加稳固的同时也更加美观。10是连接螺纹。
图3是底座部分的细节图。11是底座中心柱上的螺纹。用于配合螺母以及中心圆柱底端凸起12固定加热元件。13是底座螺纹。目的是与外壳上螺纹相契合构成装置主体。14是中心圆柱的通孔，光纤可以从中穿过。为了加工方便分为上下两段，上细下粗。15是电极孔，用于引出加热元件电极。
图4是加热元件部分的细节图。16是陶瓷套管。17是陶瓷螺母。18、20 是两块9孔陶瓷垫片，这些构成了加热元件的陶瓷支架，除中心孔外可以固定八组加热丝19。
图5是转接件部分的细节图。21，23是两对螺纹孔。21的目的是配合顶丝固定装置，23则是将连接件与预计安装位置进行固定。22是与外壳凸起对应的凹槽。
图6是高压热风式涂覆剥除装置完成图。24是外壳与底座顶端之间形成的狭缝。
图7是工作状态下的装置剖面示意图。25是带涂覆层的光纤。26是光纤给进方向。27是气体在装置中的流动方向。28是涂覆层已经被剥除的光纤。
(五)具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步阐述本发明。
图7给出了本在线高压热风式光纤涂覆层剥除装置的实施例。在底座4的中心圆柱上开有螺纹11，通过陶瓷螺母17和底座上的凸台12将两块陶瓷垫片 18、20牢牢固定在陶瓷套管16两端,避免拉在垫片之间的电阻丝19受气流影响发生较大偏移。同时陶瓷螺母17还将加热元件3与底座2连成一个整体，避免从电极引出口15引出的电极线收到外力拉扯。引出电极后用耐热材料将电极口封住，避免影响装置密封性。
将组装上加热元件的底座旋入外壳1中，为防止螺纹连接处密封性不好可以在底座螺纹上缠一些生料带。通过控制旋入深度将装置出口处24的狭缝调至合适的宽度，将组装好的装置嵌合在转接件上。将转接件安装到预期工作的位置上。至此装置组装完成。将待加工光纤从装置的中心空轴中通过。
将气泵接入装置，将气流27分别从装置两侧进风口进入装置。通风1～2 分钟后，开始向加热丝电极上施加电压直到加热丝19达到预期加热功率。当加热丝到达预期工作温度时(可以通过外置热电偶的方式测量)，光纤25开始沿预设方向26给进，根据不同光纤涂覆层材料与相应得涂覆层剥除装置工作效率决定相应的给进速度。光纤涂覆层会在高温高压的气流影响下快速脱落吹除露出裸光纤28。在加工完成后先降低电阻丝的电压直至关闭，然后再关闭气泵。
本装置在涂覆层剥除过程中是连续不停的，这意味着对光纤进行进一步的加工无需再截断光纤，而是连续不断对被本装置去除涂覆层的光纤进行加工。以该装置为基础可以形成一个剥除光纤涂覆层，裸光纤在线加工，加工后裸光纤再涂覆的特种光纤流水线式生产工艺。
Claims (3)
1.一种在线高压热风式光纤涂覆层剥除装置，其特征是通过高压高温气流剥除光纤涂覆层并带走碎屑：该装置结构由外壳（ 1） 、转接架（ 2（ 、加热元件（ 3） 、底座（ 4） 构成；上述部件中，底座（ 4） 与外壳（ 1） 通过螺纹连接，加热元件（ 3） 固定在底座上，外壳上开有对称的的进风口（ 8） ；加压气流通过外壳上的进风口（ 8） 接入加热腔，在腔体内受加热元件（ 3） 加温，在由底座（ 4） 和外壳（ 1） 组合后形成的狭缝（ 24） 处高速涌出；高温高压气流方向（ 27） 与光纤给进方向（ 26） 相反；整个装置通过转接件固定在实际加工流程中所需的位置上。
2.根据权利要求1所述的一种在线高压热风式光纤涂覆层剥除装置，其结构会在组装后会由底座（ 4） 和外壳（ 1） 在出口处形成环形狭缝（ 24） 。
3.根据权利要求1所述的一种在线高压热风式光纤涂覆层剥除装置,其加热元件的形式包括但不限于电阻丝（ 19） 缠在陶瓷支架上的形式。
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